مروري بر استخراج ليتيم از مينرال‌هاي آن - مطالعه موردي: استخراج ليتيم از كنسانتره اسپوديومن به روش تشويه سولفاتي در شرايط آسياكاري

A review on the extraction of lithium from its minerals - Case study: Lithium extraction from spodumene concentrate using sulfation roasting under ball milling conditions

با توجه به ويژگي هاي شاخص فلز ليتيم، مطالعات و پژوهش هاي زيادي در سال هاي گذشته در رابطه با فراوري و استخراج ليتيم از شورابه ها و منايع پگماتيتي آن انجام شده است. لپيدوليت، اسپوديومن، پتاليت و زينوالديت از جمله معروف ترين و مهم ترين مينرال ليتيم هستند كه از ميان آن ها اسپوديومن، فراوان ترين مينرال پگماتيتي ليتيم به شمار مي رود. رشد روز افزون تقاضا براي باتري هاي ليتيمي در سال هاي اخير منجر به افزايش توليد ليتيم شده است. اين مقاله بخشي از پژوهشي در رابطه با فراوري كاني هاي ليتيم است كه در برنامه فرصت مطالعاتي در دانشگاه اديت كاون (استراليا) انجام شده است. در اين مقاله ابتدا، روش هاي گوناگون استخراج و فراوري ليتيم از مينرال هاي آن مورد بررسي قرار مي گيرد. در ادامه برخي از نتايج فرآيند تشويه سولفاتي كنسانتره اسپوديومن با سولفات سديم در شرايط آسياكاري مورد بررسي قرار مي گيرد. نتايج آزمايشگاهي نشان داد تشويه در دماي 1000 درجه سانتيگراد براي مخلوط 5 ساعت آسياكاري سولفات سديم-اسپوديومن، منجر به تشكيل فاز سولفات سديم ليتيم (LiNaSO4) قابل حل در آب مي شود. در كنسانتره اسپوديومن 5 ساعت آسياكاري، تغيير فاز آلفا به بتا اسپوديومن در دماي كمتري نسبت به نمونه بدون آسياكاري رخ مي دهد. نتايج نشان داد، آسياكاري نقش موثري در واكنش هاي مرحله تشويه در مخلوط سولفات سديم-اسپوديومن دارد. محصولات كلسين بدست آمده از تشويه مخلوط 5 ساعت آسياكاري در آب داغ قابل حل بوده و استفاده از آب داغ به عنوان عامل ليچينگ، مزاياي زيادي دارد. ميزان انحلال ليتيم در اين پژوهش براي مخلوط 5 ساعت آسياكاري پس از گرمايش در دماي 1000 درجه سانتيگراد به 93% رسيد.

Due to significant characters of metallic lithium, many research and studies have been done on the extraction and processing of lithium form brine sources and its pegmatite deposits. Lepidolite, spodumene, petalite and zinnwaldite are the most important lithium minerals however, spodumene is the most abundant lithium minerals containing pegmatite. Lithium production has substantially increased in the past few years due to demand for lithium electronic batteries. This article is a part of research project entitled “lithium ore processing” which was undertaken during sabbatical leave at Edith Cowan University (Australia). Different processes and routs for extraction of lithium form its minerals are studied in this article. Some results of sulfation roasting with sodium sulfate for spodumene concentrate are investigated in this article under ball milling conditions. The experimental results showed that roasting reactions at temperature of 1000 ºC results in formation of the water-soluble phase, i.e. lithium sodium sulfate (LiNaSO4), in the 5 h milled mixture of sodium sulfate-spodumene. The α to ß phase transition in the spodumene concentrate occurred at lower temperature in 5 h milled samples comparing to the un-milled sample. The results showed that ball milling plays significant role in the roasting reactions stage for spodumene-sodium sulfate mixture. The produced calcine from roasting of 5 h milled mixture of spodumene-sodium sulfate can dissolve in hot water during leaching stage and water has significant advantages as leachant agent. The dissolution of lithium reached to 93% for the 5 h milled samples after heating at 1000°C in this research.